編者按:兩個(gè)基因缺陷協(xié)同導(dǎo)致細(xì)胞死亡的“合成致死”現(xiàn)象,已經(jīng)成為癌癥治療的新興策略。在兩項(xiàng)發(fā)表于
Journal of Medicinal Chemistry的近期研究中,Tango Therapeutics的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種全新的PRMT5抑制劑——TNG462,并且描述了此類抑制劑的設(shè)計(jì)機(jī)制。
TNG462的設(shè)計(jì)源自對(duì)上一代分子的改造,論文指出,TNG462的效力、選擇性更強(qiáng),分子的DMPK(吸收、分布、代謝、排泄)特性也得到改善。根據(jù)論文介紹,藥明康德為相關(guān)研究的化合物合成、多項(xiàng)體外分析提供了賦能支持。目前,TNG462治療MTAP缺失的胰腺癌、肺癌等非中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的I/II 期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行。
1922年,哥倫比亞大學(xué)的生物學(xué)家Calvin Bridges博士在觀察果蠅時(shí),注意到一個(gè)有趣的現(xiàn)象:兩個(gè)基因同時(shí)突變失活,會(huì)導(dǎo)致果蠅死亡;但是如果只含有其中一個(gè)基因缺陷,果蠅的生存卻不受影響。這種基因協(xié)同導(dǎo)致細(xì)胞死亡的現(xiàn)象,在此后被稱作合成致死(synthetic lethality)。
如今,合成致死已經(jīng)成為癌癥治療的新興熱門方向。2014年,首款PARP抑制劑奧拉帕尼(Olaparib)獲批上市,用于治療BRCA1或BRCA2突變的乳腺癌,“合成致死”的概念終于走向了現(xiàn)實(shí)。
此后,又有多個(gè)基于合成致死機(jī)制的靶點(diǎn)問世,PRMT5就是其中的一支“潛力股”。
PRMT5的全稱是蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5。作為一種參與調(diào)控基因表達(dá)、RNA剪接、細(xì)胞周期等過程的甲基轉(zhuǎn)移酶,PRMT5在多種癌癥中過度表達(dá),促進(jìn)腫瘤生長。而與PRMT5協(xié)同作用的“合成致死搭檔”,則是甲硫腺苷磷酸化酶(MTAP)。
MTAP基因缺失是一類常見的癌癥突變,大約10%~15%的人類癌癥中都有這一突變。MTAP缺失時(shí),細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)底物甲硫腺苷(MTA)不斷積累,它們與PRMT5結(jié)合形成PRMT5/MTA復(fù)合物,抑制PRMT5的活性。因此,如果能設(shè)計(jì)一種只在PRMT5-MTA復(fù)合物存在時(shí)發(fā)揮作用的抑制劑,就可以選擇性殺死MTAP缺失的癌細(xì)胞,同時(shí)避免對(duì)正常細(xì)胞的損傷。
在最新研究中,Tango Therapeutics的研究團(tuán)隊(duì)正是基于這一機(jī)制開展了藥物分子設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究的起點(diǎn),是該團(tuán)隊(duì)在2024年報(bào)告的一種基于MTA協(xié)同機(jī)制的PRMT5抑制劑。為了進(jìn)一步提高這款PRMT5抑制劑的體內(nèi)療效,研究團(tuán)隊(duì)在該初始分子基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),試圖大幅提高活力效力、增加選擇性并且延長體內(nèi)半衰期。
研究團(tuán)隊(duì)首先觀測了初始分子與PRMT5結(jié)合的晶體結(jié)構(gòu)中,從中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)可以重點(diǎn)優(yōu)化的區(qū)域。如下圖的A、B、C區(qū)域所示,分別是位于MTA結(jié)合位點(diǎn)附近的氨基吡啶、靠近哌啶環(huán)4號(hào)位的疏水小口袋,以及苯并噻唑環(huán)附近的極性殘基。
▲研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了3個(gè)可重點(diǎn)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)區(qū)域(圖片來源:參考資料[1])
接下來,作者依次對(duì)3個(gè)區(qū)域進(jìn)行了大量優(yōu)化設(shè)計(jì)以及化合物篩選。最終,在C區(qū)域的一項(xiàng)優(yōu)化方案——使用N-甲基哌啶環(huán)進(jìn)行取代得到的化合物51,在所有化合物中表現(xiàn)出了最強(qiáng)的效力以及良好的穩(wěn)定性。而在化合物51基礎(chǔ)上微調(diào)得到的TNG462,其效力得到進(jìn)一步的提升,同時(shí)還具備高度選擇性和良好的穩(wěn)定性。
在體外實(shí)驗(yàn)中,TNG462的選擇性達(dá)到了初始分子的45倍。而在犬類和食蟹猴模型實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了TNG462的藥代動(dòng)力學(xué)特征,其表現(xiàn)出中等清除率和生物利用度,并且預(yù)測的人體半衰期超過24小時(shí),支持每日一次給藥。在小細(xì)胞肺癌的異種移植模型中,TNG462表現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗腫瘤活性,在不同給藥模式下的腫瘤生長抑制率達(dá)96%,超過60%的腫瘤消退。最后,研究團(tuán)隊(duì)介紹了TNG462的合成路線與工藝優(yōu)化。
基于上述優(yōu)勢,TNG462對(duì)于MTAP缺失的癌癥表現(xiàn)出強(qiáng)大的治療潛力。目前,TNG462治療MTAP缺失的胰腺癌、肺癌等非中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的I/II 期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行。此外,根據(jù)Tango Therapeutics官網(wǎng)介紹,TNG462分別與RASi、帕博利珠單抗(Pembrolizumab)和SOC化療聯(lián)合使用,以及單獨(dú)治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的臨床前試驗(yàn)已經(jīng)完成,計(jì)劃于2025年進(jìn)行患者招聘。
值得一提的是,在不久前的另一篇
Journal of Medicinal Chemistry論文中,該團(tuán)隊(duì)介紹了通過基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作,將S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)協(xié)同的PRMT5抑制劑改造為MTA協(xié)同PRMT5抑制劑的策略。MTA與SAM競爭性結(jié)合PRMT5,但相對(duì)于PRMT5-SAM復(fù)合物,PRMT5-MTA復(fù)合物的選擇性抑制可導(dǎo)致對(duì)MTAP缺失癌細(xì)胞的選擇性殺傷。這項(xiàng)研究也為TNG462等新型MTA協(xié)同PRMT5抑制劑的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
參考資料:
[1] Cottrell et al., Discovery of TNG462: A Highly Potent and Selective MTA-Cooperative PRMT5 Inhibitor to Target Cancers with MTAP Deletion. Journal of Medicinal Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c03067
[2] Cottrell et al., MTA-Cooperative PRMT5 Inhibitors: Mechanism Switching Through Structure-Based Design. Journal of Medicinal Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c01998
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